全光交换(OCS),算力应用部署核心技术!

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光电路交换作为数据中心网络架构的关键革新,正伴随全球AI算力需求的爆发式增长而进入规模化商用前夜。

42日,工信部开展普惠算力赋能中小企业发展专项行动,表示探索“算力银行”、“算力超市”等创新业务,推动全光交换等技术应用部署。全光交换为算力超市、算力银行提供大带宽、低时延、低功耗的传输与调度能力,是其实现按需流动、极速响应、跨域共享的核心技术支撑,为算力超市、算力银行提供算力服务模式与算力网络底座,降低算力应用终端到服务器的网络时延。

光电路交换(OCSOptical Circuit Switching)作为数据中心网络架构的关键革新,正伴随全球AI算力需求的爆发式增长而进入规模化商用前夜。其通过直接在光域实现信号路由,规避了传统电交换(OEO)的带宽瓶颈与高功耗问题,为构建下一代高效、低延迟的AI算力基础设施提供了核心解决方案。

OCS市场的核心驱动力来自于超大规模数据中心为满足AI训练与推理需求而进行的网络升级。

传统电交换在高速率下功耗激增且升级迭代成本高昂,而OCS凭借其速率透明、低功耗、低延迟的特性,成为破解这一瓶颈的理想选择。

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目前,该市场已从早期技术验证步入初步放量阶段,增长动能强劲。

根据行业权威机构Cignal AI的测算,2025年全球OCS市场规模约为4亿美元,且市场高度集中,由谷歌主导的MEMS OCS方案占据90%以上的份额。

展望未来,增长前景极为广阔。预测显示,到2029OCS市场规模将超过25亿美元,2025-2029年间的年复合增长率(CAGR)高达58%

这一高速增长主要源于三重渗透率的提升:谷歌自身AI数据中心使用渗透率的加深、其他云服务商(CSP)客户渗透率的提高,以及OCS从算力集群互连(Scale-Up)向数据中心网络脊叶架构(Scale-Out)乃至跨数据中心互联(Scale-Across)等应用场景的持续扩张。

下游需求的热度已得到产业界验证。头部供应商Lumentum2025年第四季度业绩会上披露,其OCS订单积压金额已突破4亿美元,主要来自3家核心客户,且需求仍在快速增长,公司预计其OCS业务在2026年第四季度单季营收将超过1亿美元。近期,该公司更是宣布与一家大型客户签订了新的多年期、价值数十亿美元的协议,这为其OCS业务线未来数年的营收增长提供了坚实保障。

image.pngOCS并非单一技术,而是多种实现路径的集合。

目前主流技术包括微机电系统(MEMS)、数字液晶(DLC)、压电陶瓷(Piezo-electric)和硅光波导(SiP)。

不同路线在插入损耗、端口密度(Radix)、切换速度、技术成熟度和成本上各有优劣,尚未出现绝对统治性的方案,未来一段时期内预计将呈现多元共存、共同演进的格局。

MEMS方案是目前商业化最成功的路径,以谷歌自研的“Palomar”系统为代表。该方案利用微镜阵列反射光束实现光路切换,具备较高的端口密度和可靠性,已实现年产近万台的规模部署。然而,其在端口数进一步扩容时面临挑战,且MEMS微镜的制造和良率控制存在一定壁垒。

液晶方案由Coherent等公司主导,其技术源于成熟的波长选择开关(WSS),通过电场改变液晶分子排列来偏转光路。该方案无机械运动部件,可靠性高,功耗低,但在切换速度上通常慢于MEMS

压电陶瓷方案(如PolatisDLBS技术)通过驱动光纤准直器直接对准来实现连接,光路简洁,插入损耗和回波损耗性能优异,尤其在大端口数需求下被看好具备扩展潜力和高可靠性。

硅光波导方案是新兴方向,通过在硅基芯片上集成光路和半导体光放大器(SOA)来实现交换,理论上有望实现更快的切换速度(微秒/纳秒级)和更低的单端口成本,是长期降本和大规模生产的关键潜力路线。但目前该方案在损耗、串扰和可靠性方面仍需进一步优化。

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中游主要包括整机设计、集成和制造。目前存在几种模式:

自研自用:如谷歌,早期采用自研设计并指定元器件供应商,由代工厂组装。

整机供应商:如LumentumCoherent,直接向CSP客户提供完整的OCS整机解决方案。

代工服务:部分厂商为品牌商提供整机制造服务,例如Celestica为谷歌生产部分OCS交换机,武汉捷普(被光库科技收购)为Calient提供OCS代工。

中游的竞争格局正在形成技术路线差异构成了不同的壁垒,例如MEMS的精密机械控制、液晶的光学设计、硅光的集成工艺等。产能和量产良率是竞争的关键。

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下游需求由AI算力刚性驱动,客户集中度高客户主要是追求极致算力效率和降低总拥有成本(TCO)的超大规模云服务商和芯片厂商。

核心应用场景:包括AI算力集群内部互连(Scale-Up,如谷歌TPU Pod)、数据中心脊叶网络(Scale-Out)、以及跨数据中心互联(DCI, Scale-Across)。

客户与需求:谷歌是当前最主要的驱动者和用户,已实现大规模部署。微软、Meta、英伟达等巨头正处于测试或小批量导入阶段,未来渗透空间巨大。

国内方面,移动云等运营商已发布技术报告,考虑在未来架构中引入OCS,工信部也发文推动算力中心OCS应用,国内市场处于早期跟进阶段。

下游客户议价能力强,但需求具有高成长性和一定刚性。其采购决策主要基于OCS带来的功耗降低(可达30%-40%)、延迟减少和网络架构简化等综合效益,而非单纯的价格因素。

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基于OCS产业处于爆发初期、供应链快速成长的特点,重点关注已切入或有望切入海外头部客户供应链的环节,尤其是上游核心元器件和具有技术实力的中游厂商。

中际旭创(300308.SZ):其海外子公司TeraHop推出了基于硅光子平台的64×64 OCS交换机,展示了在硅光技术路线的布局。作为全球光模块龙头,其在客户渠道和光技术积累上优势明显。

光迅科技(002281.SZ):推出了自研的基于MEMS技术的OCS整机产品,支持高达400×400端口,是国内少数具备整机开发能力的企业,目前正处于市场拓展阶段。

腾景科技(688195.SH):提供OCS产业链中的关键精密光学元组件,特别是光环形器和晶体光楔的核心材料——钒酸钇晶体,在全球市场中占据较高份额,将受益于不同技术路线OCS的上游材料需求。

光库科技(300620.SZ):通过收购武汉捷普切入OCS整机代工领域,为Calient等提供MEMS OCS制造服务,自研器件(调制器、FAU)自供OCS整机,提升单机价值量,产品达到纳秒级时延、功耗降50%-90%

恒为科技(603496.SH)公司的OCS光交换机在能效方面具备低功耗、高传输效率的特点,从而在算力集群组网方面具备高扩展优势纳秒级全光交换机采用全光交换技术,专为高速光通信网络设计,为算力超市、算力银行等算力应用终端提供无损、低延迟的光信号交换解决方案。

菲菱科思(301191.SZ)公司自研OCS全光交换技术,深度绑定华为、英伟达等国内外AI算力巨头,为万卡级Al集群提供低延迟、高带宽的网络硬件方案,形成全光交换+高速光互联一体化算力网络布局。

威腾电气(688226.SH)通过控股子公司深度绑定国内0CS孛璞半导体,依托其全链路OCS技术(从芯片到整机)布局全光交换机模块,为AI 智算中心提供低时延、高带宽的底层光互联解决方案。

英唐智控(300131.SZ):收购光隆集成,光隆集成为无源光器件供应商,产品线覆盖全类型光开关(机械式、MEMS、磁光、在研电光开关)。基于深厚积累,已延伸至基于MEMS路线的OCS光路交换机产品,具备从器件到系统的能力。目前光隆集成小通道的OCS产品已经进入市场,128/256等大通道产品有望在2026年逐步推向市场。

德科立(688205.SH):OCS产品已获得海外样品订单

凌云光(688400.SH)积极布局OCS 全光交换机,已与Polatis等全球知名供应商建立长期合作关系,代理Polatis OCS产品

炬光科技(688167.SH):研发精密光学微透镜阵列等支持OCS设备的光学元器件。

福晶科技(002222.SZ)生产的TSAG晶体适配1.6T高端光模块,同时也是谷歌OCS的关键供应链

天孚通信(300394.SZ):作为FAU(光纤阵列)无源器件龙头,其产品是MEMS、液晶等多种OCS方案的必要组件,技术积累深厚,具备向OCS领域渗透的潜力。

赛微电子(300456.SZ):旗下赛莱克斯北京公司成功试产了MEMS-OCS晶圆并通过客户验证,标志着国内在MEMS核心制造环节取得突破,为本土供应链自主化提供可能。

君逸数码(301172.SZ)1.2亿入股光宏科技60%,主要应用领域包括光通讯,光宏目前已间接供货光迅科技、武汉捷普,价格单机在3000元左右

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风险提示

AI发展及投资不及预期风险:OCS需求与AI算力投资高度绑定,若全球AI商业化进程放缓或资本开支收缩,将直接影响OCS市场增速。

技术路线与竞争风险:多种技术路线并行,若未来出现颠覆性技术或某一路线成本快速下降,可能导致现有布局厂商的竞争优势减弱,行业竞争可能加剧。

供应链与地缘政治风险:高端光学元器件和半导体工艺可能受到国际贸易政策影响,供应链稳定性存在不确定性。

客户集中度高风险:当前市场需求过度依赖少数头部云厂商,其技术路线选择和采购节奏的变动将对供应链公司业绩产生重大影响。


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